Verbieten physikalische Gesetze die direkte Umwandlung von Teilchen in Antiteilchen?

Können Antiteilchen nur in Paarproduktion entstehen ? Wie/welche physikalischen Gesetze verbieten die direkte Umwandlung eines Elektrons in ein Positron? Ein Neutron zu einem Antineutron?

Ich habe einen Kommentar gesehen, dass es thermodynamisch unmöglich ist. WAHR? Wie genau? Gibt es andere Möglichkeiten, wie es theoretisch unmöglich ist?

Die Umwandlung eines Elektrons in ein Positron würde der Ladungserhaltung widersprechen.
@Peter Ja, das habe ich mir gerade gedacht, also auch über Neutronen hinzugefügt.
Der Neutrale K Meson oszilliert zwischen Materie und Antimaterie, also ist das, was Sie sagen, im Allgemeinen nicht wahr.

Antworten (2)

Es hängt von der jeweiligen Teilchenart ab. Unter der Annahme, dass das Standardmodell gilt, dann:

  • Elektronen können sich nicht in Positronen umwandeln, da dies gegen die Ladungserhaltung verstoßen würde.
  • Neutronen können nicht in Antineutronen umgewandelt werden, da dies gegen die Erhaltung der Baryonenzahl verstoßen würde.
  • Wenn es die Erhaltungsgesetze erlauben, kann sich jedes Teilchen in sein Antiteilchen umwandeln und tut dies im Allgemeinen auch . Beispiele sind neutrale Kaonen , D 0 Mesonen und B 0 Mesonen . Insbesondere Kaon-Oszillationen wurden mit außerordentlicher Empfindlichkeit gemessen und liefern einige der stärksten bekannten Einschränkungen für die Physik jenseits des Standardmodells.
  • Die Geschichte für Neutrinos ist komplizierter, aber um es ein wenig zu vereinfachen, wir wissen immer noch nicht, ob sie sich in ihre Antineutrinos umwandeln können oder nicht.
Es ist erwähnenswert, dass die Umwandlung von Elektronen in Positronen auch die Erhaltung der Leptonenzahl verletzen würde.
Man sollte hinzufügen, dass Erhaltungssätze aus experimentellen Beobachtungen stammen und als zusätzliche Axiome dienen, um aus den allgemeinen mathematischen Lösungen des Modells diejenigen Lösungen herauszuholen, die zu Daten und Beobachtungen passen.
@annav-Erhaltungssätze sind ebenso experimentell wie theoretisch: Der Satz von Noether ist die Grundlage für letzteres. Denken Sie auch an den Drang, Bohrs Vorschlag über die Nichterhaltung der Energie beim Beta-Zerfall zu vermeiden, der Fermi dazu veranlasste, die Existenz des Neutrinos zu postulieren.
@Ruslan Ohne die Experimente gäbe es meiner Meinung nach keines der bekannten Erhaltungsgesetze. Ich weiß, dass die Schönheit der Mathematik viele Physiker davon überzeugt, dass die Mathematik die Realität erschafft und nicht die Mathematik die Realität modelliert.
@annav-Experimente sind nur ein Haufen Zahlen und Techniken. Die ganze Logik, die die Muster in diesen Zahlen verallgemeinert und uns „Gesetze“ erklären lässt, ist in der Theorie enthalten. Wenn Sie also nicht sowohl Experimente als auch Theorie haben, werden Sie keine Gesetze haben, einschließlich der Gesetze zur Erhaltung von irgendetwas.
@Ruslan Wir sehen das anders. Erhaltungsgesetze für Geld, Produkte, Wasser, Land usw. kamen lange vor der wirklichen Dominanz der Mathematik.
@annav Aber diese Dinge werden nicht konserviert.
@ user76284 aber natürlich sind sie das. Die gesamte Wirtschaft der ersten Zivilisationen basierte auf diesen Erhaltungsgesetzen.
Beachten Sie, dass der Überschuss an Baryonen gegenüber Antibaryonen in unserem Universum darauf hindeutet, dass die Baryonenzahl nur eine ungefähre Symmetrie ist, aber wir wissen nicht, wie ungefähr. Das freie Neutron hat eine schwache Zerfallslebensdauer von ca 10 3 Sekunden; die mittlere Zeit für eine freie Neutron-Antineutron-Oszillation ist nicht kleiner als 10 8 Sekunden, basierend auf der sorgfältigen Suche nach solchen Oszillationen und dem Finden von null davon.
@annav Siehe Geld , Produkte , Wasser und Land .
@rob sicher, wir wollen nach neuer Physik suchen, ich sage nicht, dass die Erhaltungsgesetze in den Daten irreversibel sind, sondern dass sie mit den Daten beginnen und einige von ihnen in verschiedenen Frames falsch sein können
„ Erhaltungsgesetze für Geld, Produkte, Wasser, Land “? Was bedeutet das überhaupt??
@anna das ist einfach albern. Erhaltungssätze tauchen aus den Gleichungen auf, sobald Sie versuchen, irgendeine Art von Wissenschaft zu machen. Das Universum braucht Erhaltungsgesetze, um Sinn zu machen. Wenn Sie irgendwelche Erwartungen an zukünftige Ereignisse haben, stützen Sie diese auf Naturschutzgesetze.
@StianYttervik Außer dass sie nur in mathematischen Modellen korrekt erscheinen, die sorgfältig ausgewählt wurden, um der experimentellen Realität zu entsprechen. Mathematik ist das Produkt menschlicher Vorstellungskraft und muss durch Experimente und Beobachtungen diszipliniert werden, um Physik zu werden.
@john Wenn du von einer Klippe springst, kannst du fliegen oder wirst du fallen? Es ist unmöglich, sein Leben zu leben, ohne Erwartungen an Ursache und Wirkung zu haben. Dies erfordert, dass das Universum eine Art Struktur hat. Das wiederum hat die Konsequenz der Erhaltungssätze.
@StianYttervik In der Tat. Aber diese Erwartungen kommen von Beobachtungen und Experimenten. Die Mathematik kodifiziert sie, aber sie stammen nicht aus der Mathematik.
@JohnDoty richtig. Es lassen sich beliebig viele mathematische Theorien mit schönen Gesetzmäßigkeiten aufstellen, deren funktionale Abhängigkeit nichts mit unserer gegenwärtigen Realität zu tun hat. Science-Fiction geht noch einen Schritt weiter :)
Dies lässt das offensichtlichste Beispiel aus; Der π 0 wandelt sich bei jedem Glockenläuten in sein Antiteilchen um.

Was das Auftreten einer bestimmten Wechselwirkung verbietet, sind die geltenden Erhaltungsgesetze, die eingehalten werden müssen. In deinen beiden Beispielen:

  1. Die Umwandlung eines Elektrons in ein Positron würde gegen das Ladungserhaltungsgesetz verstoßen und würde auch die Erhaltung der Leptonenzahl, also der Reaktion, verletzen e + → e − ist verboten.

  2. Die Umwandlung eines Neutrons in ein Antineutron, da die Baryonenzahl nicht erhalten bleibt, N → N ¯ ist ebenfalls verboten.

Sie werden feststellen, dass andere Interaktionen nur erlaubt sind, wenn die entsprechenden Naturschutzgesetze eingehalten werden.

Verbieten physikalische Gesetze die direkte Umwandlung von Teilchen in Antiteilchen?
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